JP6012730B2 - 脱泡方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、ミルク、豆乳、果汁などの各種食品、健康補助食品又は栄養剤、ドリンク剤等の医薬品或は、美顔液、洗髪料等の化粧品、更には塗料、バッテリーペースト、その他高分子樹脂等の粘性のある液状体を含む種々の液状体中に混在する気泡を機械的に排除する脱泡方法及びその装置に関する。

液体状の各種食品、化成品、医薬品等の製造過程における気泡の混入は製品の容量の誤差、品質低下、劣化等の多くの弊害を伴い、最終工程を含み製造過程中に気体を除去する消気、脱気等の処理工程が組み込まれている。

上記液体製品の製造過程に混入ないし発生する気泡は、有効に排除するもので、数多くの構成、装置が知られている。

例えば、サイクロンないし遠心分離方式と呼ばれる脱泡装置や方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００６−２７０１２号公報 特開平１０−４３２９３号公報

上記した特許文献１，２は、いずれも含泡液体を容器内へ導入するに際し、円周方向に旋回させてその旋回流通路に塞板として網板を配設して気泡を分離させていたり、中央に設けた円筒状の濾過体を配設して気泡を分離させて液体分と分離させて脱泡しており、単に網の目や濾過体の目の大きさによって脱気分が規制されるという問題は避けられない。

本発明は、叙上の点に着目して成されたもので、単に網とか濾過体の目ではなく、細孔を備えたエレメントを配設すると共に、細孔面を摺動する気泡引掻処理工程を介装して、細孔での含泡液体の通過時に気体を合体，拡大させて気泡の大きさを拡大させて通過時の減圧吸気手段並びに減圧容器内の減圧状態を可変できる減圧調整管構成によって効率よく脱気できるようにした新規な脱泡方法及びその装置を提供することを目的とする。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）含泡液体を、細孔を有する壁面に向けて加圧移送させる含泡液体供給工程と、
前記壁面の細孔内で気泡を集合拡大させる気泡拡大工程と、
前記壁面の細孔を通過した含泡液体を減圧容器内で気泡を吸引排気する脱気吸排処理工程と、
前記減圧容器内の減圧状態を調節自在に減圧する減圧管を備えた減圧調整管工程と、
脱泡処理された液体を取り出す液体移送工程と、
より成り、前記気泡拡大工程の前段に壁面表面を摺動する気泡引掻処理工程を設けて成ることを特徴とする脱泡方法。

（２）含泡液体を、細孔を穿った気泡拡大壁面に向けて加圧移送する含泡液体供給機構と、
前記気泡拡大壁面を備え、該気泡拡大壁面の細孔内で気泡を集合拡大させる気泡拡大機構と、
前記気泡拡大壁面の細孔を通過した含泡液体を減圧容器内で気泡を吸引排気する脱気吸排処理機構と、
前記脱気吸排処理機構の減圧状態の脱泡液体に働く減圧状態を調節できる減圧調整管機構と、
脱泡液体を移送する液体移送機構と、
より成り、前記気泡拡大機構の気泡拡大壁面には細孔の表面を摺動引掻する気泡引掻処理機構を介装してなることを特徴とする脱泡装置。

（３）気泡拡大機構は、細孔を有する筒構成を備え、加圧送給される含泡液体を前記筒構成の内部又は外部のいずれか一方に送給し、気泡拡大壁面の細孔を通過させて脱気吸排処理機構に送給できるようにして成ることを特徴とする前記（２）記載の脱泡装置。

（４）気泡拡大機構は、枠体で支持固定される長尺な線材の隣り合う間隔を細孔となし、該細孔の幅をミクロン単位からミリ単位の長さとし、通過する液体中の気泡を集合合体させて増大できるようにして成ることを特徴とする前記（２）又は（３）いずれか一項記載の脱泡装置。

（５）気泡拡大機構は、溝付枠体と、この溝付枠体に係止される線材と、隣り合う線材との間に含泡液体を通過させて気泡を結合，拡大させる細孔を形成できる脱気拡大エレメントとして形成して成ることを特徴とする前記（２），（３）又は（４）いずれか一項記載の脱泡装置。

（６）細孔を構成する隣り合う線材の間隔は排出側に向かって断面ラッパ状に形成して成ることを特徴とする前記（２）乃至（５）いずれか一項記載の脱泡装置。

（７）気泡拡大機構は、多数の細孔が穿たれた板厚０．３ｍｍ〜１０ｍｍの平面板よりなる筒状の脱気拡大エレメントであり、脱気拡大エレメントの内側から外側へ又は外側から内側へのいずれか一方へ通過する液体中の気泡を集合合体させて増大できるようにして成ることを特徴とする前記（２）記載の脱泡装置。

（８）気泡拡大機構は、円筒形又は両端を開口した截円錐状のうちの一つの構成を備えたことを特徴とする前記（２）ないし（７）いずれか一項記載の脱泡装置。

（９）気泡拡大機構の脱気拡大エレメントは、スクレーパ片を設けて、細孔表面を引掻摺動できるようにして成ることを特徴とする前記（５）記載の脱泡装置。

（１０）減圧調整管機構は、減圧脱泡側と大気開放側に開口し、大気開放側の外気の導入を調節弁の開口度を調節できるようにして成ることを特徴とする前記（２）記載の脱泡装置。

本発明によれば、各種液体中の気泡は、液体の種類や粘度の大きさによって、中々脱気できないが、長尺な細孔を通過させることにより、液体中の気泡は重なり重合拡大して通過できると共に、通過中の排出側にはラッパ状の拡大部分が形成されているので、気泡の拡大が促進され、減圧環境によって上方への気化作用が速まり、液中の気泡分は急速に気化排気される。

脱気拡大エレメントは円筒状、又は上部を開口した截円錐状等を呈し、含泡液体を内−外又は外−内の異なるタイプに形成でき、含泡液体の種類に応じていずれかのタイプのものを利用でき、更にスクレーパ片を設けることにより細孔表面を引掻摺接させて気泡の細孔への押入ないし大きな気泡の分割裁断により気泡の小型化を促して細孔への進入を有効に行わせることができるなどの効果を奏する。

併せて脱気吸排処理機構の減圧状態を減圧調整管機構で調節できるので、未排出状態の脱泡液体中の未排除の気体も完全に排気できる。

本発明に係る脱泡装置の基本的構成である外−内タイプの一例を示す縦断説明図 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図 本発明に係る脱泡装置の基本的構成である内−外タイプの一例を示す縦断説明図 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図 本発明の脱泡装置に用いられる脱気拡大エレメントの４例を示す斜面図を示し、（ａ）は外−内タイプ、（ｂ）は内−外タイプ、（ｃ）は内−外又は外−内の両タイプに利用できる丸孔を細孔とした場合、（ｄ）は内−外又は外−内の両タイプに利用できる長孔を細孔とした場合を示す （ａ）は図５の（ａ），（ｂ）に示す脱気拡大エレメントに捲装される線材が係入される枠体の細孔構成を示す一部拡大断面図、（ｂ）は図５の（ｃ），（ｄ）に示す脱気拡大エレメントの細孔構成を示す一部拡大断面図 図５（ａ），（ｂ）に示す脱気拡大エレメントに形成される含泡液体を流通させる細孔の構造を線材の構造を線材の断面形状の断面形状の相違によって種々異なる形状が形成されるもので、（ａ）は断面正三角形の線材を用いた場合、（ｂ）は断面二等辺三角形の線材を用いた場合、（ｃ）は断面ベース型五角形の線材を用いた場合、（ｄ）は円形の線材を用いた場合、（ｅ）は断面楕円形の線材を用いた場合を示す

以下に、本発明の実施例を説明する。

図１及び図２に本発明の代表的な外−内タイプの脱泡装置の一実施例を示す。

１は、含泡液体をポンプ等で加圧供給できる含泡液体供給機構を示し、加圧ポンプ等で好みの供給圧を以って含泡液体を供給できる。

２は、前記含泡液体供給機構１の後段に接続される気泡拡大機構を示し、筒状の脱気拡大エレメント３を備える。

この脱気拡大エレメント３は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、円筒状の枠体４の外周にスパイラル状の凹溝５を備え、この凹溝５内に図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すような断面形状が円形，三角形，五角形，楕円形など、好みの形状を有する線材６を係合してスパイラル状に捲装し、隣り合う線材６同士の間隙を細孔７として含泡液体の流通孔とするものである。そして、図６（ａ）に示すように線材６の尖鋭側を凹溝５内に係入固定して細孔７の幅Ｗを予め設定された大きさに保持させることができると共に、尖鋭側を有しない断面円形，楕円形などの場合は、いずれか一方の側を凹溝５内に係入させて固定できる。これにより、捲装された線材６の非掛止側の壁面が平坦な構成のものは、図７の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）であり、円弧凹凸状のものは図７の（ｄ）及び（ｅ）である。

この脱気拡大エレメント３は、外周に捲装された線材６を前記含泡液体供給機構１に臨ませ、含泡液体は細孔７を介して脱気拡大エレメント３の外周より内周に向けて図２の矢符方向に押入させて外−内タイプとして使用することができる。

８は、前記気泡拡大機構２の脱気拡大エレメント３の内筒側に形成される脱気吸排処理機構であって、上部には減圧機能を有する減圧ポンプ９を配設すると共に、脱気拡大エレメント３の下側には脱気されて容器内に滞溜させた液体を移送する液体移送機構１０を接続してある。

１１は、前記含泡液体供給機構１の後段に設けられる、気泡拡大機構２の脱気拡大エレメント３の外周を摺動する気泡引掻処理機構であって、具体的にはスクレーパ片１２を備え、円筒状の脱気拡大エレメント３の外周面を回転して細孔７の周面に臨まれる液体中の気泡を細孔７に押入させたり、液体中の大きな気泡を細分化して細孔７への押入を効率的に行わせることができるように働く。なお、図示では直状形状であるが、円弧状ないしスパイラル状など好みの形状と長さで屈曲させて形成することもできる。なお、スクレーパ片１２は、その摺接辺側を脱気拡大エレメント３の外周に対し、摺接角度を鋭角ないし鈍角に摺接させて液体中の気泡の細孔７への押入効果を促進したり、液体中の固形物の濾過排除を有効に行わせることも可能である。

１３は、前記スクレーパ片１２を支持する枠、１４はこの枠１３を回転させるための中空状の回転軸、１５はこの回転軸１４の端部に設けた大歯車、１６は前記大歯車１５と噛合する小歯車を示し、モータ１７により駆動させることができる。１８は、中空状の回転軸１４に配設されるベアリングを示す。

１９は前記脱気吸排処理機構８に配設される減圧調整管機構であって、具体的には管体の一端を大気側に開口し、外気を調節自在に吸引させて、脱気吸排処理機構８内の減圧状況を大小自由に調節でき、他端を脱気吸排処理機構８内に臨ませて置くものである。２０は大気の導入を大小自在に調節できる前記減圧調整管機構１９に設けられる開閉自在の調節弁である。

叙上の構成に基づいて作用を説明する。

予め製出、或は製造過程中の所望の含泡液体を、ポンプ等の加圧手段を用いて含泡液体供給機構１に供給し、次段の気泡拡大機構２に向けて供給する。

この気泡拡大機構２の脱気拡大エレメント３には、その外周にスクレーパ片１２を配設し、モータ１７により回転作用が与えられているので、脱気拡大エレメント３の外周面、即ち細孔７の開口側はスクレーパ片１２によって摺動され、従って、液体中の気泡は液体と共に細孔７内に強制的に押入されると共に、スクレーパ片１２の回転作用により、細孔７を通過し難い液体中の大きな気泡は、截断されて小形化され同様に細孔７に押入される。

そして、細孔７内に押入された気泡は、隣り合う他の気泡と合体し、細孔７の流通中に拡大し、脱気吸排処理機構８内に入るや否や液体と遊離して上方に気化して脱気拡大エレメント３の内周面より速やかに脱気処理される。

脱気された液体は、脱気拡大エレメント３の内周面に沿って流下し、泡立てることなく脱気吸排処理機構８の下部の容器内に貯溜されるが、減圧調整管機構１９によって大気中の空気が必要量吸入され、容器内の圧力を自在に変更して脱泡液体の水位を好みの状態に保持できる。そして、次段の液体の液体移送機構１０より脱気処理された好みの液体を得ることができる。

ところで、細孔７は図７に示すように種々の構造を得ることができる。細孔７の幅Ｗに関しては、枠体４に凹設されたスパイラル状の凹溝５の隣り合う間隔によって好みの大きさのミクロン単位の大きさとすることができるが、奥行きＶの長さは、断面形状で（ｄ）の円形、又は（ａ），（ｂ）の正三角形や二等辺三角形では極めて短いが、（ｃ）の五角形、（ｅ）の楕円形などの形状であっては比較的長尺になり、隣り合う気泡の合体拡大効果を促進することができる。

更に、スクレーパ片１２は、摺接する側の細孔７の開口面が図７の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の場合は、平坦状であるので、板状体で差支えないが、同図（ｄ）及び（ｅ）の場合は円弧の凹凸状であるので順応性のある刷毛状の方が好ましい。

また、図７で示す細孔７の出口側は、断面ラッパ状αの形状を備えているので、含泡液体中の気泡は細孔７の排出操作時に減圧膨張の作用を受けて気化傾向が促されて、より有効な気化作用を行うことができる。

具体的には、比較的粘性の高い豆腐製造時において、製造時の気泡と夾雑物とを脱気拡大エレメント３の細孔表面でスクレーパ片１２の摺接引掻作用によって気泡は有効に細孔内に入り、夾雑物は取り除かれ、裏ごしされて生呉の均質化が図られ、品質向上に寄与する。細孔内に押入された気泡は、隣り合う同士が合一合体して、通過直後の吸気手段により有効に排気される。

即ち、一種の裏ごし脱泡となり、原料から夾雑物を除去し、粒子状及び繊維状の固形物や液体を均質分散し、滑らかにしながら脱泡し、原料の小泡化と均質化が得られる。

なお、図において、符号２１は、気泡拡大機構２に入る前の細孔７の表面でスクレーパ片１２で除去された固形分などを収容する裏ごし貯溜部、２２はエアベント、２３は枠体４を構成する孔を示す。

次に、図３及び図４において、本発明に係る他の代表的な内−外タイプの脱泡装置の実施例を示す。

なお、図１及び図２と同一の構成については同一の符号を符し、説明の詳細は省く。

基本的に含泡液体供給機構１、気泡拡大機構２、脱気吸排気処理機構８、液体移送機構１０及び減圧調整管機構１９は図１及び図２と同一である。

両者の相違点は、図３及び図４に示す気泡拡大機構２の脱気拡大エレメント３ａが枠体４の内周にスパイラル状の凹溝５を設け、この凹溝５内に線材６を係合させて隣り合う線材６間に細孔７を形成して、内から外へ向う流通機構を有しているのに対し、図１及び図２の細孔７の作用機構が外−内から内−外へ流通している点であり、それ以外はすべて同一の構成作用である。また、回転軸１４ａは中空状でなく通常の軸構造を示している。

次に、スクレーパ片１２ａは、脱気拡大エレメント３ａの内周面を摺動しているので、このスクレーパ片１２ａを支持回転する枠１３ａは、脱気拡大エレメント３ａの中心軸上に設けた回転軸１４ａの上下に一対に設けて、スクレーパ片１２ａの上下を固定させてある。スクレーパ片１２ａの形状，構成は図１及び図２と同一であって異なる処はない。

なお、図示しないが図１，図２の構成と図３，図４のスクレーパ片１２，１２ａは上下方向の幅員を大きくしたり、捻回したスパイラル羽根状として含泡液体全体を旋回流動させて、細孔７への含泡液体を有効かつ高速に流通させることもできる。

更に、図示では装置全体が上下方向の縦型構成で示されているが、斜め方向での構成配置も同様に実施できる。

また、脱気拡大エレメント３，３ａは円筒状であるが、上端部分を切截した円錐状とすることも可能である。

上記実施例において、脱気拡大エレメント３，３ａはいずれも枠体４に種々断面構造の異なる線材６を用いて、筒状の枠体４の外周又は内周に捲装して線材６間の間隙を細孔７として含泡液体を通過させて、液体中の気泡を分離拡大させて脱気吸排処理機構８内で気泡を有効に分離排気させるようにしたものであるが、之等の構成に代え、図５（ｃ），（ｄ）に示す実施例では脱気拡大エレメント３ｂ及び３ｃは、単に筒構成に多数の小孔とか長孔を穿ち、これらを孔の細孔７として含泡液体中の気泡を分離吸引させており、それ以外の構成はすべて前記実施例と同一であって、異なる処はない。

具体的には好みの金属ないしは硬質合成樹脂材料の板厚０．３ｍｍ〜１０ｍｍの平面板にレーザ加工で多数の丸孔ないし、長孔などの細孔７を穿ち、円筒状に曲折加工を施して形成するのが一般的であるが、引抜き鋼管による加工製作など、その製作加工は好みの方法で差支えない。そして、直状の円筒状ないし上下を切截した円錐状として提供できる。

この種の脱泡方法及び脱泡装置は、ジュースなどの飲料，醤油，ソースなどの食品調味料，薬液などの食品用としては勿論のこと、化学薬品などの液体製品、その他化粧材料液体製品などの広範な液状製品の脱泡処理作業に広く実施できる。

１ 含泡液体供給機構
２ 気泡拡大機構
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 脱気拡大エレメント
４ 枠体
５ 凹溝
６ 線材
７ 細孔
８ 脱気吸排処理機構
９ 減圧ポンプ
１０ 液体移送機構
１１ 気泡引掻処理機構
１２，１２ａ スクレーパ片
１３，１３ａ 枠
１４，１４ａ 回転軸
１５ 大歯車
１６ 小歯車
１７ モータ
１８ ベアリング
１９ 減圧調整管機構
２０ 調節弁
２１ 裏ごし貯溜部
２２ エアベント
２３ 孔
Ｗ 細孔７の幅
Ｖ 奥行き
α 断面ラッパ状

Claims (10)

1. 含泡液体を、細孔を有する壁面に向けて加圧移送させる含泡液体供給工程と、
   前記壁面の細孔内で気泡を集合拡大させる気泡拡大工程と、
   前記壁面の細孔を通過した含泡液体を減圧容器内で気泡を吸引排気する脱気吸排処理工程と、
   前記減圧容器内の減圧状態を調節自在に減圧する減圧管を備えた減圧調整管工程と、
   脱泡処理された液体を取り出す液体移送工程と、
   より成り、前記気泡拡大工程の前段に壁面表面を摺動する気泡引掻処理工程を設けて成ることを特徴とする脱泡方法。
2. 含泡液体を、細孔を穿った気泡拡大壁面に向けて加圧移送する含泡液体供給機構と、
   前記気泡拡大壁面を備え、該気泡拡大壁面の細孔内で気泡を集合拡大させる気泡拡大機構と、
   気泡拡大壁面の細孔を通過した含泡液体を減圧容器内で気泡を吸引排気する脱気吸排処理機構と、
   前記脱気吸排処理機構の減圧状態の脱泡液体に働く減圧状態を調節できる減圧調整管機構と、
   脱泡液体を移送する液体移送機構と、
   より成り、前記気泡拡大機構の気泡拡大壁面には細孔の表面を摺動引掻する気泡引掻処理機構を介装してなることを特徴とする脱泡装置。
3. 気泡拡大機構は、細孔を有する筒機構を備え、加圧給送される含泡液体を前記筒構成の内部又は外部のいずれか一方に給送し、気泡拡大壁面の細孔を通過させて脱気吸排処理機構に送給できるようにして成ることを特徴とする請求項２記載の脱泡装置。
4. 気泡拡大機構は、枠体で支持固定される長尺な線材の隣り合う間隔を細孔となし、該細孔の幅をミクロン単位からミリ単位の長さとし、通過する液体中の気泡を集合合体させて増大できるようにして成ることを特徴とする請求項２又は３いずれか一項記載の脱泡装置。
5. 気泡拡大機構は、溝付枠体と、この溝付枠体に係止される線材と、隣り合う線材との間に含泡液体を通過させて気泡を結合、拡大させる細孔を形成できる脱気拡大エレメントとして形成して成ることを特徴とする請求項２，３又は４いずれか一項記載の脱泡装置。
6. 細孔を構成する隣り合う線材の間隔は排出側に向かって断面ラッパ状に形成してなることを特徴とする請求項２乃至５いずれか一項記載の脱泡装置。
7. 気泡拡大機構は、多数の細孔が穿たれた板厚０．３ｍｍ〜１０ｍｍの平面板よりなる筒状の脱気拡大エレメントであり、脱気拡大エレメントの内側から外側へ又は外側から内側へのいずれか一方へ通過する液体中の気泡を集合合体させて増大できるようにして成ることを特徴とする請求項２記載の脱泡装置。
8. 気泡拡大機構は、円筒形又は両端を開口した截円錐状のうちの一つの構成を備えたことを特徴とする請求項２ないし７いずれか一項記載の脱泡装置。
9. 気泡拡大機構の脱気拡大エレメントは、スクレーパ片を設けて、細孔表面を引掻摺動できるようにして成ることを特徴とする請求項５記載の脱泡装置。
10. 減圧調整管機構は、減圧脱泡側と大気開放側に開口し、大気開放側の外気の導入を調整弁の開口度を調節できるようにして成ることを特徴とする請求項２記載の脱泡装置。

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